液晶显示器件

液晶显示器件当为有机物加热使温度升高到一定程度后，结晶的固体开始溶解。但溶化后不是透明的液体，而是一种呈混浊态的粘稠液体，并发出多彩而美丽的珍珠光泽。当再进一步升温后，才变成透明的液体。液晶的形成液晶的偏光显微照片非晶态（各向同性）原子无规则排列晶态（各向异性）原子在空间呈有规则地周期性重复排列

液晶的形成液晶态是一种介于晶态和液态之间的过渡状态。具有液体的流动性，微观上分子位置无序，但结构上排列长程有序。有人将液晶态称之为物质的第四态。溶致液晶有机分子溶解在溶剂中，使溶液中溶质的浓度增加，溶剂的浓度减小，有机分子的排列有序而获得液晶．热致液晶采用降温的方法,既将熔融的液体降温，当降温到一定程度后分子的取向有序化，从而获得液晶态．液晶的形成目前显示技术上所采用的液晶材料均是热致液晶因此使用和存储都是有其温度范围的，一旦超出规定的温度范围就会使液晶材料失去液晶态，不能正常工作，有时还会损坏器件普温:工作温度0~~60广温:工作温度-20~~70热致液晶的分子量一般在200~500g/mol左右，分子的长度比大约在4到8之间。液晶的三种结构类型向列型(Nematic)12胆甾型(Cholesteric)3近晶型(Smectic)向列相液晶又称丝状液晶（显示器件使用最多）分子的长轴指向有序，分子之间趋于彼此互相平行排列。液晶分子具有流动性，即分子重心是无序的,并容易顺着长轴方向自由移动。向列型液晶分子分层排列，同一平面内分子互相平行，分子长轴平行于层平面；分子的指向矢在空间成连续的螺旋变化。胆甾型Cholesteric相液晶的分子排列。Lnnnnxyzqo>0表液晶分子为右旋排列，qo<0表液晶分子为左旋排列。螺距(Pitch)=2Lnx=cos(qoz+φ)ny=sin(qoz+φ)nz=0液晶分子分层排布，同一层内的分子互相平行；分子长轴垂直于层面，或与层面倾斜排列。近晶型棒状分子相互平行地排列成层状结构，分子的长轴垂直与层面．在层内，分子的排列具有二维有序性，分子的质心位置排列则是无序的，分子只能在本层内活动．在层间具有一维平移序，层间可以相互滑移．液晶器件扭曲向列液晶显示器件（TN-LCD）12超扭曲向列型(STN)液晶显示器件3薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)4其他液晶显示器件扭曲向列液晶显示器件（TN-LCD）自然光偏振片液晶偏振片（a）不加电压时（b）加电压时TN-LCD的缺点：电光特性不陡，所以工作在点阵显示方式下交叉效应严重，一般只用于静态驱动或16路以下的动态驱动的段形显示中。由于每个像素相当于一个电容，必产生串扰。当一个像素被先通时，相邻行、列像素将处于半选通状态。电光响应速度慢。TN型液晶显示的响应速度为100ms左右，所以只适用于显示静止或慢变的画面。光透过和关闭都不彻底，显示画面时对比度不理想。以上这些缺点决定了TN-LCD只限用于液晶中的低端产品。扭曲向列液晶显示器件（TN-LCD）将TN-LCD的液晶分子扭曲角度加大，就可以改善电光特性曲线的陡度。把扭曲角大于90，一般在180360的液晶器件称为超扭曲向列液晶显示器件(STN-LCD)

。为了维持大于90扭曲角，需要使向列液晶具有本征的（即天生的）扭曲结构，可以在普通向列相液晶中掺杂百分之几旋光材料获得。当这种液晶填入液晶盒时，在上下基片处，由于定向处理，液晶分子的指向矢是固定的，从而使螺距长度比本征值伸长或缩短。因为螺距与掺杂浓度成正比，所以混合物的螺距容易调节，使它适合不同厚度的液晶盒。超扭曲向列型(STN)液晶显示器件超扭曲向列型(STN)液晶显示器件STN-LCD的工作原理由于经STN液晶盒起偏器的入射线偏振光与液晶分子成角度，使入射光被分解成为正常光线和非正常光线，通过液晶两束光差生光程差，在通过检偏器时发生干涉。因此STN-LCD是利用液晶的双折射特性工作的。θ:视角；β:扭曲角；ξ：预倾角；n1、n2:指向矢；P1、P2：偏光轴TN-LCD与STN-LCD的比较扭曲角偏光片的角度工作原理工作模式TN-LCD90偏光轴与上基片表面液晶分子长轴平行，检偏器的偏光轴与下基片表面液晶分子长轴平行利用液晶分子旋光特性工作黑白模式STN-LCD270左右上、下偏光轴与上、下基片分子长轴都不互相平行，而是成一个角度，一般为30利用液晶双折射特性工作黑/黄模式白/蓝模式在玻璃基片上沉积一层硅,通过印刷光刻等工序作成晶体管阵列,每个像素都设有一个半导体开关，其加工工艺类似于大规模集成电路。再把液晶灌注在两片玻璃之间,由于每个像素都可以通过点脉冲直接控制，因而，每个节点都相对独立，并可以进行连续控制，这样的设计不仅提高了显示屏的反应速度，同时可以精确控制显示灰度，所以TFT液晶的色彩更逼真，称为真彩

．对于TFT-LCD而言彩色滤光片是很重要的，利用红，绿，蓝三原色，可混合出各种不同的颜色，很多平面显示器就是利用此原理显示色彩，把三种颜色分成独立的三个点，各自拥有不同的灰阶变化，然后把临近的三个RGB显示的点当作一个像素薄膜晶体管液晶显示器tft-lcd具有以下特性：使用特性好：低压应用，低驱动电压，固体化使用安全性和可靠性提高；平板化，又轻薄，节省了大量原材料和使用空间；低功耗，它的功耗约为crt显示器的十分之一，反射式tft-lcd甚至只有crt的百分之一左右，节省了大量的能源；环保特性好：无辐射、无闪烁，对使用者的健康无损害。适用范围宽，从-20℃到+50℃的温度范围内都可以正常使用，经过温度加固处理的tft-lcd低温工作温度可达到零下80℃。既可作为移动终端显示，台式终端显示，又可以作大屏幕投影电视，制造技术的自动化程度高，大规模工业化生产特性好。tft-lcd产业技术成熟，大规模生产的成品率达到90%以上。tft-lcd易于集成化和更新换代，是大规模半导体集成电路技术和光源技术的完美结合，继续发展潜力很大。薄膜晶体管液晶显示器多稳态液晶显示器MLCD在零电压下，显示器的每个像素都可以长期稳定在不同的反射状态（从黒到亮），加适当的脉冲便可促成不同稳态之间的转换。因此，这种显示器可实现多层次高密度多路驱动。不用耗电可长期保持显示内容；结构简单，不用偏振片，不用背光源，属纯反射式显示。易于实现彩色；响应速度快，灰度实现容易，适于高质量视频显示。将来有可能替代STN和有源矩阵液晶显示器。其他液晶显示器件(反)铁电液晶显示器件（F-LCD）铁电液晶是近晶相液晶的一种铁电液晶的最大优点是响应速度快，可达微秒级，因此有许多人一直在研究如何用它实现动画显示。铁电液晶具有双稳态性能，适于多路驱动，但难于实现灰度。而反铁电液晶不但具有双